工程地质第2章03教程文件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五节 断裂构造,岩层受构造运动作用，当所受的构造应力超过岩石强度时，岩石的连续完整性遭到破坏，产生断裂，称为,断裂构造,。按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的相对位移，又分,节理和断层,两种类型,断裂构造,节理,:,指岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。,断层：,指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面有明显相对位移时的断裂构造。,节理的分类,1.按成因分类,原生节理,：,指岩石形成过程中形成的节理。,构造节理:,指由构造运动产生的构造应力形成的节理,。,表生节理:,由卸荷、风化、爆破等作用形成的节理，分别称为卸荷节理、风化节理、爆破节理等。也常称这种节理为裂隙，属非构造次生节理。表生节理一般分布在地表浅层，大多无一定方向性。,1,、节理,原生节理,构造节理,表生节理,2按力学性质分类,剪节理：,一般为构造节理，由构造应力形成的剪切破裂面组成。多成对或,X,形。,张节理：,可是构造、表生和原生节理等。由张应力作用形成。张节理张开度较大，透水性好，节理面粗糙不平，在砾岩中常绕开砾石。,剪 节 理,北京西山的一条张剪性节理,剪节理,由剪应力产生的破裂面。,特征：,长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈,“,X,”,型，可切穿砾石。,剪 节 理,剪 节 理,特征：,短、小、粗糙不平，延伸不远，常呈豆荚状、树枝状，常绕开砾石。,3按与岩层产状的关系分类,走向节理（纵节理,),：,节理走向与岩层走向平行。,倾向节理:,节理走向与岩层走向垂直。,斜交节理：,节理走向与岩层走向斜交。,a.,纵节理；,b.,斜节理；,c.,横节理,4按张开程度分类,宽张节理,节理缝宽度大于5,mm,张开节理,节理缝宽度为3一5,mm,微张节理,节理缝宽度为1一3,mm,闭合节理,节理缝宽度小于,lmm,节理发育程度分级,按节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况，将节理发育情况分级，见表2一3。,节理的调查研究内容,节理是广泛发育的一种地质构造。观测研究节理时，首先应注意节理的性质、矿化现象、先后次序、空间的相互关系和形成的时代。其次是原地岩石性质，产状和所处的构造部位。,工程地质勘察对其进行调查，应包括以下内容:,(1),节理的成因类型、力学性质,(2),节理的组数、密度和产状,(3),节理的充填物质厚度及含水情况,(4),节理发育程度分级,(5),节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度,粗糙度可按图2一23判定,节理对工程的影响,（,1,）是地下水的通道。加速岩石的溶解破坏，,尤其在可溶盐地区易形成溶洞，发育成为地下,暗河；,（,2,）加速风化作用和冻胀作用；,（,3,）降低岩石力学强度，降低工程的稳定性；,（,4,）降低爆破效率；,（,5,）降低地基承载力。,断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的断裂构造。,2,、断层,断层要素,阐明断层的空间分布状态和断层两侧岩层的运动特征，给断层各组成部分赋予一定名称，为断层要素。,断层中两侧岩层沿其运动的破裂面,断层面与地平面或垂直面的交线，代表断层面在地面或垂直面的延伸方向,断层两侧相对位移的岩层称为断盘,断层面上方的称为,上盘,下方的为,下盘,1.断层面 2.断层线 3.上盘 4下盘,断距,:,指岩层中同一点被断层断开后的位移量。,水平断距,(am),重直断距,(bm),总断距,(ab),断层常见分类：,1.按断层上、下两盘相对运动方向分类（主要的分类方法）,正断层,：,上盘相对向下滑动，下盘相对向上滑动。,逆断层:,上盘相对向上滑动，下盘相对向下滑动。,平移断层:,断层两盘主要在水平方向上相对错动的断层。,逆断层,平移断层,正断层,正断层,正断层一般受地壳水平拉张力作用或受重力作用而形成，断层面多陡直，倾角大多在45度以上。,上盘下降,地堑和地垒,地垒,地堑,逆断层,主要受地壳水平挤压应力形成，上盘相对上升或下盘相对下降的断层常与褶皱伴生。按断层面倾角，可将逆断层划分:,逆冲断层,:,指断层面倾角大于45度的逆断层。,逆掩断层,:,指断层面倾角在2545度之间的逆断层。,辗掩断层,:,指断层面倾角小于25度的逆断层。,上盘上升,辗掩断层一般规模巨大，常有时代较老的地层被推覆到时代新的地层之上，形成推覆构造。,四川彭县逆冲推覆构造,逆冲推覆构造,发育地区遭受强烈侵蚀切割，将部分外来岩块剥蚀掉而露出下伏原地岩块。,在一片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的原地岩块，常常是较老地层中出现一小片由断层圈闭的较年轻地层，这种现象称为,构造窗。,如果剥蚀强烈，外来岩块被大片剥蚀，只残留小片孤零零的外来岩体，称为,飞来峰。,飞来峰表现为原地岩块中残留一小片由断层圈闭的外来岩块，常常是较年轻的地层中残留一小片由断层圈闭的较老地层。飞来峰常常成为陡立的山峰。,飞来峰,产状陡立的,上寒武统灰岩,沿平缓的断层面推掩,在下奥陶统贾旺组泥岩,之上，在山顶残留成,飞来峰,。,平移断层,两盘主要在水平方向上沿断层走向相对错动的断层。主要由地壳水平剪切作用形成，断层面常陡立，断层面上可见水平的擦痕,水平错动,注意！,在实际情况中，平移断层往往是与前两类断层,同时存在,的，这类断层一般采用组合命名，称之为平移逆断层、逆平移断层、平移正断层和正平移断层。,2按断层面产状与岩层产状的关系分类,走向断层,:,断层走向与岩层走向一致的断层。,倾向断层：,断层走向与岩层倾向一致的断层。,斜向断层：,断层走向与岩层走向斜交的断层。,F,1,-,走向断层；,F,2,-,倾向断层；,F,3,-,斜向断层,3.按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类,纵断层：,断层走向与褶曲轴走向平行的断层。,横断层：,断层走向与褶曲轴走向垂直的断层,。,斜断层：,断层走向与褶曲轴走向斜交的断层。,当断层面切割褶曲轴时，在断层上、下盘同一地层出露界线的宽窄常发生变化，背斜上升盘核部地层变宽，向斜上升盘核部地层变窄。,褶曲被横断层错断引起的效应,4按断层力学性质分类,压性断层：,压应力，多为逆断层。,张性断层,:,张应力，多为正断层。,扭性断层：,剪应力，多为平移断层。,断层存在的判别,1构造线标志,同一岩层分界线、不整合接触界面、侵入岩体与围岩的接触带、岩脉、褶曲轴线、早期断层线等，在平面或剖面上出现了不连续，即突然中断或错开，则有断层存在。,2岩层分布标志,一套顺序排列的岩层，由于走向断层的影响，常造成部分地层的重复或缺失现象，即断层使岩层发生错动，经剥蚀夷平作用使两盘地层处于同一水平面时，会使原来顺序排列的地层出现部分重复或缺失。,3断层的伴生现象,当断层通过时，在断层面（带）及其附近常形成一些构造伴生现象，也可作为断层存在的标志。,擦痕、阶步和摩擦镜面,构造岩（断层岩),牵引现象,摩擦力的影响,冲断层断层面上的擦痕,平行的脊槽主要是方解石的生长纤维。,阶步与擦痕大致垂直，其陡坎倾向指示上盘上冲,。,擦痕,断面上平行而密集的沟纹；,镜面,断面上局部平滑而光亮的面；,阶步,擦痕及镜面末端常出现的“坎”。,张性断层角砾岩,砾石由石炭二叠系灰岩组成，棱角状、大小不一、无分选，泥砂质胶结。,正断层断裂带,由右向左破碎度增加，依次是构造透镜体带、断层角砾岩、碎裂岩，最后是断层泥,牵引现象的弧形突出弯曲方向指示本盘运动方向。,4地貌标志,在断层通过地区，常沿断层线形成一些特殊地貌现象。,断层崖和断层三角面：,在断层两盘的相对运动中，上升盘常常形成陡崖，称为断层崖。当断层崖受到与崖面垂直方向的地表流水侵蚀切割，使原崖面形成一排三角形陡壁时，称为断层三角面,断层湖、断层泉,错断的山脊、急转的河流,断层崖,断层三角面,东非大裂谷,串珠状的湖泊或洼地以及泉水的带状分布,正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流突然产,生急转弯。断层两盘相对平移,断层运动方向的判别,判别断层性质，首先要确定断层面的产状，从而确定出断层的上、下盘。再确定上、下盘的运动方向，进而确定断层的性质。断层上、下盘运动方向，可由以下几点判别：,地层时代：,在断层线两侧，通常上升盘出露地层较老，下降盘出露地层较新。地层倒转时相反。,地层界线：,当断层横截褶曲时，背斜上升盘核部地层变宽，向斜上升盘核部地层变窄。,断层伴生现象,标志层,符号识别,在地质图上，断层一般用粗红线醒目地标示出来，断层性质用相应符号表示，见图2-36。正断层和逆断层符号中，箭头所指为断层面倾向，角度为断层面的倾角，短齿所指方向为上盘运动方向。平移断层符号中箭头所指方向为本盘运动方向。,第六节 地质构造与工程建筑物的稳定性,一、边坡稳定性与岩层产状的关系,边坡中的各种结构面对斜坡稳定性有着重要的影响。特别是软弱结构面与斜坡临空面的关系，对斜坡稳定起着很大作用。这种关系多种多样，稳定性也各不相同，可以分为以下几种情况,：,1.平叠坡,主要软弱结构面为水平方向。这种斜坡一般比较稳定。,2.顺向坡,B,(,岩层倾角,),a,（边坡坡角）,边坡稳定性最差,b,(,岩层倾角,),a,（边坡坡角）,稳定性较好,主要是指软弱结构面的走向与边坡面的走向平行或比较接近，且倾向一致的边坡。,3.逆向坡,主要软弱结构面的倾向与坡面倾向相反，这种边坡一般是稳定的。若倾向坡外的节理发育且层间结合差，倾角陡，则易倾倒破坏。,4.斜交坡,主要软弱结构面与坡面走向成斜交关系。其交角越小，稳定性越差。,5.横交坡,主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直。这类边坡稳定性较好，很少发生大规模的滑坡。,二、隧道稳定性与与岩层产状的关系,1.水平或倾斜不大的岩层,较坚硬的厚层岩层中,较为稳定,软硬相间的岩层中,易发生坍方,2,倾斜岩层,岩层倾斜角度的大小和岩层的性质是影响隧道稳定性的关键因素。,岩层倾角较大且有软弱夹层时,易发生顺层滑动，也有偏压存在,3,软硬互层的岩层,坚硬岩层、地下水很少，较稳定。层薄又有软弱夹层，只要有少量的地下水活动，隧道穿过软岩时易发生顺层坍方也会造成较大的地层压力，将有掉块和坍塌冒顶的可能，如垂直走向穿越岩层。,4褶曲,该处岩层弯曲，节理发育，地下水常常由此渗人地下，容易诱发坍方。向斜轴部常为聚水构造，开挖隧洞常遇涌水。,在褶曲地段修筑隧道，最好选在翼部通过或横穿褶曲轴。,在选线中对于千枚岩以及粘土岩等地层的褶曲层，应予避开。因为这些岩层石墨化后形成滑面，易引起滑塌,。,垂直穿越背斜的隧道，其两端的拱顶压力大，中部岩层压力小；隧道横穿向斜时，情况则相反。,5断层,断层带岩层破碎，常夹有许多断层泥，应尽量避免将工程建筑直接放在断层上或断层破碎带附近。若条件不允许时，线路中线也应与断层走向尽量直交。,三、桥梁工程与地质构造的关系,1桥址的选择,选择桥址时，应首先,搞清楚地质构造,，特别是在山区地质条件复杂地段，更是重要。对大的构造线及断层破碎带、岩层软弱带等一定要调查分析，研究其与桥址的关系。,2桥墩位置的布置,桥墩一般不宜放置在断层破碎带上。,3桥基的稳定性,岩层的产状、断层破碎带、软弱带对桥基的稳定性有很大的影响。,（,1,）当岩层产状倾向下游，其中又有软弱夹层时会因水的冲蚀影响到基础的稳定性。如果软弱夹层较厚，会使基础受力不均，产生不均匀沉陷以致发生破裂现象。,（,2,）若地基位于断层破碎带，一般是不稳定的，应加以特别处理，否则会出现不均匀沉陷或产生基础滑动。,（,3,）当两种不同岩层接触，其接触面较陡时，基础最好设计在单一岩层上，因接触面一般是软弱带。,1.,桥高在30,m,以下，断层破碎带通过桥基中部，宽度在0.2,m,以上，又有断层泥等充填物时，应沿断层带挖除充填物，灌注混凝土或嵌补钢筋网，以增加基础强度及稳定性。,2.断层带宽度不足0.2,m,两盘均为坚硬岩石时，一般可以不作处理。,对于不活动的断层，墩台必须设在断层上时，应根据具体情况采用相应的处理措施：,3.断层带分布于基础一角时，应将基础扩大加深，再以钢筋混凝土补角加强，增加整体性。,4,.,当基底大部分为断层破碎带，仅局部为坚硬岩层，构成软、硬不均匀地基时，在墩台位置无法调整的情况下，可炸除坚硬岩层，加深并换填与破碎带强度相当的土层，扩大基础，使应力均衡，以防止因不均匀沉陷而使墩台倾斜破坏。,第七节 地质图,定义：,地质图是把一个地区的各种地质现象，如地层、地质构造等，按一定比例缩小，用规定的符号、颜色和各种花纹、线条表示在地形图上的一种图件。,一幅完整的地质图，包括平面图、剖面图和综合地层柱状图，并标明图名、比例、图例和接图等。,一、地质图的主要类型,二、地质因素在图上的反映,三、地质图的阅读和剖面图的制作,四、地层综合柱状图,一、地质图的种类,1,、普通地质图,2,、构造地质图,3,、第四纪地质图,4,、基岩地质图,5,、水文地质图,6,、工程地质图：,为各种工程建筑专用的地质图。工程地质图一般是在普通地质图的基础上，增加各种与工程建筑有关的工程地质内容而成。平面图、纵剖面图和横剖面图等。,二、各地质因素在地质图上的反映,（,1,）水平岩层：,地形等高线与地质界线平行 或重合，呈带状分布。,（,2,）倾斜岩层：,遵从,V,字形法则。,（,3,）直立岩层：,在地质图上表现为一条不受地形影响的直线。,1,地层岩性及地质构造等,水平岩层(,)、直立岩层(,)和倾斜岩层(,)的露头形态及其在平面图上的表现,4褶皱岩层：,地质界线切割地形等高线，具体表现为,水平褶曲,倾伏褶曲,5、断层：,在地质图上通常用,红色,的或较粗的线醒目地表示断层，在断层线上，一般还用符号说明断层的类型和产状。,2,各种接触关系在地质图上的表现,(1),整合接触：,时代连续，地质界线呈平行带状分布；,(2),平行不整合：,时代不连续，地质界线呈平行带状分布；,(3),角度不整合：,新地层的地质界线遮断了老地层的地质界线，中间有地层缺失；,(4),侵入接触：,侵入体的界线破坏了围岩界线的完整性；,(5),沉积接触：,沉积岩的露头界线折断了侵入体的边界线。,例：,OSDCPTJKENQ,1水平枢纽，轴面倾斜，,P,2,之后形成的,倾斜背斜,；,2,F,1,断层，,逆断层,45，属冲断层，在背斜后形成，形成于,P,2,之后，,J,之前。,3接触关系：,整合：,CP,1,，P,1,P,2,平行不整合：,O,2,，O,2,C,角度不整合：,P,1,J，P,2,J，P,2,K，CJ，JK,要求,：写出图中的地质构造类型及其形成时代，并判断各地层的接触关系（,若同一构造类型有若干个，那么请在图上用、标出，然后分别描述）,注：上图中褶曲不只一个，请在其核部用数字标出。,OSDCPTJKENQ,14号,褶曲,属于一个褶皱构造，形成于,T,之后，,J,之前，,1 3属倾伏倾斜褶曲，4号属倾伏直立褶曲；,5号,向斜,形成于,J,之后，,K,之前，是直立褶曲。,逆断层,，逆掩断层，形成于,J,之后，,K,之前。,地质构造,整合：,S,D，D,C，P,2,T,不整合：平行不整合,C,P,2,角度不整合,T,J，P,2,J，C,J，C,K，D,K，S,K，J,K,与,D、C、P,2,、T,为侵入接触；,J、K,与,为沉积接触。,接触关系,三、地质图的阅读步骤和剖面图的制作,1,读图步骤,(1),图名、比例尺、方位（经纬线）,(2),地形、水系,(3),图例,(4),地质内容：,a,地层岩性；,b,地质构造；,c,地质历史。,2,地质剖面图制作,（,1,）选剖面线,（,2,）定剖面图比例尺,（,3,）作地质剖面：,（,4,）绘地形剖面线；,（,5,）换算视倾角,（,6,）绘地层界限与断层线，标明原始尺寸,（,7,）绘岩性花纹符号,（,8,）修饰,四、地层综合柱状图,地层综合柱状图，是根据地质勘察资料（主要是根据地质平面图和钻孔柱状图资料），把地区出露的所有地层、岩性、厚度、接触关系，按地层时代由新到老的顺序综合编制而成的。一般有地层时代及符号、岩性花纹、地层接触类型、地层厚度、岩性描述等。,作业题：,写出图中各地层的接触关系，并判断地质构造类型及其形成时代。,OSDCPTJKENQ,